Interface 01/2010 - FEM - Berechnung

Lösungen
Abb. 2:
Daten Visualisierung
chend genaue Ermittlung der Erdvolumina
ist dabei eine große Herausforderung. Um
die Massenermittlung im Erdbau zu erleichtern,
wurde an der TU München ein
Tool geschaffen, mit dem das Untergrund-,
das Oberflächen- sowie das Bauwerksmodell
über das Austauschformat LandXML
eingelesen werden können. Dabei werden
die Massen als gleichförmige Quader
(Voxel) gespeichert, die Informationen
über Position, Volumen und Bodenart enthalten.
Die Voxelstruktur der ab- und aufzutragenden
Volumina wird als XML-Datei
in die Simulationsumgebung eingelesen.
Weitere Datenquellen für die Simulation
sind 3D-CAD-Modelle im JT-Format. Um
einzelne, zeitlich veränderliche Bauwerkteile
in das System zu übernehmen, muss te
eine neue Schnittstelle geschaffen werden.
Diese Schnittstelle analysiert vor der Übergabe
die Bauwerksstruktur im CAD.
Ein neu entwickeltes Plugin für NX erfasst
die Struktur der Einzelbauteile und
bestimmt ihre Lage zum Ursprung der Gesamtbaustelle.
Aufgeschlüsselt bis in die
tiefste Unterbaugruppenebene liegen nun
für jedes Bauteil
+ Position (X,Y,Z)
+ Rotationsmatrix
+ Pfad zum Bauteil im JT-Format
als XML-Datei vor und werden in eine hierarchische,
objektorientierte Bauwerksstruktur
überführt. Dadurch kann der jeweilige
Baufortschritt bis in die tiefste
Bauwerksebene visualisiert werden.
Eine Baumaschinendatenbank, in der
Daten von über 2000 Baugeräten mit ihren
jeweiligen Eigenschaften abgelegt sind,
vervollständigt das System. Mit wenig Aufwand
können dort geeignete Maschinen
inklusive Leihgeräte gefunden und deren
spezifische Eigenschaften in das Simulationstool
übertragen werden.
Alle Daten werden anschließend miteinander
verknüpft und eine ereignisgesteuerte
Ablaufsimulation erzeugt. Ein Erstlauf
ohne Betrachtung der Detailvorgänge
auf der Baustelle kann sofort gestartet
werden, um statistische Schwankungen
der Prozesse mit ihren Auswirkungen auf
die Gesamtprozessdauer zu betrachten.
Sind Prozesse schwer vorherzusehen oder
stark baustellenabhängig, werden sie im
Detail simuliert. Hierzu wird die Vorgangsdauer
in Abhängigkeit der Spielzeiten der
beteiligten Ressourcen und der gegebenen
Baustellenrandbedinungen ermittelt. Besondere
Beachtung findet die Transportlogistik,
da sie für einen Großteil der Erdbaukosten
verantwortlich ist.
Das Ergebnis der Simulation ist ein verbesserter
Projektplan, mit dem auch feingranular
aufgeteilte Vorgänge betrachtet
werden können. In der Ausführungsphase
selbst dient er als Basis zu Bedarfsermittlungen
und zur Steuerung der Anlieferungen.
Außerdem wird eine 4D-Baustellenvisualisierung
erzeugt. Wie in Abb. 2
dargestellt, verfeinert die Simulation die
Zeitinformationen für den Bauablauf um
die Ebenen der Teilprozesse und der Elementartätigkeiten.
Fazit
Im Forschungsprojekt ForBAU konnte gezeigt
werden, dass der Einsatz von Ablaufsimulationen
in der Baubranche möglich
ist. Durch die detaillierte Betrachtung
von Baustellen werden die Abläufe für alle
sichtbar und nachvollziehbar. Die Wiederverwendung
von vorhande nen Planungsdaten
reduziert den Aufwand für die Modellerstellung.
Mit der geschaffenen Bausteinbibliothek
für die Ablaufsimulation von Tiefbaustellen
können verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen
Maschinen und Abläufen
untersucht und ihre Ergebnisse miteinander
verglichen werden.
Qualitativ hochwertige Solldaten, die
durch die Simulation entstehen, bilden
eine gute Basis für die Ausführungsphase
einer Baumaßnahme und können helfen,
die Bauzeiten zu verkürzen sowie die Baukosten
zu senken. +
AUTOREN:
+ Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing.
Willibald A. Günthner
+ Dipl.-Ing. Johannes Wimmer
34 interface | 1-2010